每一項數字服務(wù)的支柱是一個(gè)龐大的服務(wù)器和計算資源網(wǎng)絡(luò )，它們提供業(yè)務(wù)運營(yíng)所需的性能和可用性，并有望不斷改善客戶(hù)和最終用戶(hù)的體驗。這些資源負責……

• 執行搜索查詢(xún)
• 傳輸數據
• 提供計算服務(wù)

......在任何特定時(shí)刻為全球數百萬(wàn)用戶(hù)服務(wù)。

現在把所有這些服務(wù)器考慮一下它們產(chǎn)生的功率和熱量。任何在筆記本電腦、臺式機或游戲平臺上玩游戲的人都知道設備的發(fā)熱程度。在商業(yè)世界的鼎盛時(shí)期，服務(wù)器機房里堆滿(mǎn)了過(guò)道和計算機過(guò)道，這個(gè)問(wèn)題很?chē)乐亍?/p>

保持服務(wù)器涼爽很重要，尤其是對企業(yè)規模的企業(yè)而言——但它也對地球產(chǎn)生了重大的負面影響。因此，在本文中，讓我們來(lái)看看數據中心冷卻以及公司如何利用簡(jiǎn)單的實(shí)踐和現代技術(shù)使數據中心冷卻成為一種更可持續的實(shí)踐。

什么是數據中心冷卻？

數據中心冷卻正如其名：控制數據中心內部的溫度以減少熱量。未能管理數據中心內的熱量和氣流可能會(huì )對企業(yè)造成災難性影響。不僅能源效率嚴重下降——大量資源用于降低溫度——而且服務(wù)器過(guò)熱的風(fēng)險也在迅速上升。

現代數據中心的冷卻系統調節多個(gè)參數來(lái)引導熱量和冷卻的流動(dòng)，以實(shí)現最大效率。這些參數包括但不限于：

• 溫度
• 冷卻性能
• 能源消耗
• 冷卻液流動(dòng)特性

所有數據中心冷卻系統組件都是相互連接的，并影響冷卻系統的整體效率。無(wú)論您如何設置數據中心或服務(wù)器機房，冷卻都是必要的，以使數據中心能夠正常工作并可用于運行您的業(yè)務(wù)。

數據中心冷卻是否必要？

是的——但可能比我們長(cháng)期以來(lái)認為的要小。一般的經(jīng)驗法則是確保整個(gè)房間的環(huán)境溫度穩定在 18 攝氏度。但這太低了，正如Sentry Software解釋的那樣：

事實(shí)證明，計算機系統可以在明顯更高的環(huán)境溫度下正常運行……這是降低數據中心能耗并提高其 PUE [電源利用效率] 的最快、最便宜的方法

經(jīng)常被引用的例子是谷歌，它成功地將數據中心的溫度提高到 26.7°C（80°華氏度）。稍后我們將詳細討論著(zhù)名的 Google 案例研究。數據中心經(jīng)理應該了解未能在服務(wù)器機房中實(shí)施有效的冷卻技術(shù)如何迅速導致過(guò)熱。冷卻配置不當可能會(huì )為您的中心提供錯誤類(lèi)型的服務(wù)器冷卻（例如，自下而上的瓷磚冷卻技術(shù)與后置配置的現代服務(wù)器一起使用）。這又會(huì )導致嚴重的過(guò)熱，這是任何企業(yè)都不應愿意接受的風(fēng)險。

數據中心冷卻的好處

數據中心冷卻的商業(yè)利益非常明顯。

確保服務(wù)器正常運行時(shí)間

適當的數據中心冷卻技術(shù)可以讓服務(wù)器保持在線(xiàn)更長(cháng)時(shí)間。在需要超過(guò) 99.99% 正常運行時(shí)間的專(zhuān)業(yè)環(huán)境中，過(guò)熱可能是災難性的，因此服務(wù)器級別的任何故障都會(huì )對您的業(yè)務(wù)和客戶(hù)產(chǎn)生連鎖反應。

數據中心效率更高

數據不會(huì )在較冷的服務(wù)器機房中傳輸得更快，但它的傳輸速度比在崩潰的服務(wù)器上傳輸要快得多！由于數據中心可以快速形成熱點(diǎn)（無(wú)論數據中心經(jīng)理打算設置冷通道還是打開(kāi)熱通道），因此創(chuàng )建新的冷卻解決方案需要高效且易于即時(shí)完成。這意味著(zhù)只使用易于適應的液體冷卻技術(shù)或可以輕松改變冷空氣使用方式的空氣冷卻系統?？傮w而言，這可以在擴展數據中心時(shí)提高效率。

更長(cháng)的技術(shù)壽命

在達到預期壽命結束 (EOL) 之前不斷過(guò)熱的計算機會(huì )出現故障。出于這個(gè)原因，數據中心冷卻系統的費用很快就開(kāi)始收回成本。引入數據中心冷卻技術(shù)可以讓硬件的使用壽命更長(cháng)，并讓企業(yè)在更換基礎設施上花費更少。公司應該轉向更環(huán)保的 IT 解決方案，而不是積極制造工業(yè)廢物。

數據中心冷卻的缺點(diǎn)

盡管數據中心冷卻對業(yè)務(wù)成功至關(guān)重要，但它對底線(xiàn)和地球都有重大影響。

成本可能令人望而卻步

數據中心冷卻成本高昂：僅運行服務(wù)器和數據中心就需要大量能源。您將花費額外的精力來(lái)減少這些系統產(chǎn)生的熱量。對于小型操作，最先進(jìn)的冷卻系統根本不可能。專(zhuān)為數據中心溫度控制而設計的昂貴的 HVAC 系統和復雜的水冷系統的成本可能遠遠超過(guò) SMB 的承受能力。但這并不意味著(zhù) SMB 數據中心必須失敗?？梢允褂妹ぐ宓群?jiǎn)單的解決方案來(lái)促進(jìn)冷空氣在整個(gè)服務(wù)器機房?jì)容p松流動(dòng)。同樣，有組織的電纜（即不是 IT 技術(shù)人員的電纜噩夢(mèng)）也可以提供更好的氣流。

對地球的嚴重影響

數據中心使用的所有電力中有多達 50% 用于冷卻技術(shù)。大型企業(yè)都在朝著(zhù)減少碳足跡的方向努力，這意味著(zhù)冷卻技術(shù)要么必須改變，要么需要改變。

根據全球電子可持續發(fā)展倡議 (GESI) 在其Smarter 2030 報告中，當今的數字世界包括：

• 340億臺設備
• 超過(guò) 40 億用戶(hù)

憑借與這數十億人相關(guān)的網(wǎng)絡(luò )基礎設施和數據中心，我們的數字世界占全球溫室氣體 (GHG) 排放量的 2.3%。數據中心本身占全球電力消耗的 1% 和二氧化碳排放量的 0.5%?？茖W(xué)認識到，顯著(zhù)減少溫室氣體排放是減緩和扭轉氣候變化影響的一項任務(wù)。

作為一個(gè)全球性的集體，科技公司必須共同努力減少能源消耗。這就是為什么我們看到越來(lái)越多的同類(lèi)公司宣布他們減少溫室氣體排放的計劃——其中許多公司正在以一種新的方式轉向數據中心冷卻。

如何冷卻數據中心

盡管建立一個(gè)完整的數據中心冷卻系統似乎是一項艱巨的任務(wù)，但這是一個(gè)必要的步驟。所有服務(wù)器機房都必須配備技術(shù)要求的足夠數量的冷卻系統。

在我們生活的高性能世界中，未能安裝必要的水循環(huán)可能會(huì )導致嚴重問(wèn)題；整個(gè)數據中心缺乏持續冷卻的空氣會(huì )導致故障——所以從一開(kāi)始就安裝好所有東西！

許多專(zhuān)業(yè)組織與數據中心合作，以正確識別必要的冷卻解決方案、安裝技術(shù)并管理數據中心的設備從安裝到 EOL。對于沒(méi)有在數據中心配置冷卻系統經(jīng)驗的 IT 團隊來(lái)說(shuō)，在當地尋找一個(gè)是最佳決策。

冷卻的工作原理：散熱

為了保持計算基礎設施的最佳性能，數據中心必須保持最佳的機房和服務(wù)器硬件溫度。冷卻系統主要從數據中心設備及其周?chē)h(huán)境中吸收熱量。冷空氣或液體代替熱量以降低硬件溫度。

數據中心冷卻技術(shù)

數據中心冷卻是一種平衡行為，需要負責它的 IT 技術(shù)人員考慮許多因素。其中，控制機房空氣的一些最常見(jiàn)的方法是：

• 液體冷卻使用水來(lái)冷卻服務(wù)器。使用計算機房空氣處理器 (CRAH) 是一種將液體冷卻和空氣冷卻相結合的流行方式，但微軟的“沸水冷卻”等新興技術(shù)被用于冷卻數據中心服務(wù)器和推動(dòng)蒸發(fā)冷卻技術(shù)。
• 空氣冷卻使用各種計算機房空調 (CRAC) 技術(shù)為熱空氣離開(kāi) IT 空間創(chuàng )造東通道。
• 高架地板平臺在高架平臺下方創(chuàng )建了一個(gè)冷卻空間，CRAH 或 CRAC 可以通過(guò)冷凍水冷卻器和其他技術(shù)在服務(wù)器下方創(chuàng )建冷通道來(lái)傳遞熱量。
• 溫度和濕度控制，例如控制冷卻基礎設施的 HVAC，以及其他技術(shù)提供空調功能。
• 通過(guò)冷熱通道遏制的控制允許熱通道通過(guò)服務(wù)器機房進(jìn)入冷通道。數據中心內的冷熱通道支持適當的氣流、活動(dòng)地板的使用以及液體冷卻或 HVAC 冷卻解決方案等其他冷卻技術(shù)。

盡管對商業(yè)來(lái)說(shuō)是必要的，但這些技術(shù)需要大量的能源消耗。

使用人工智能和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )

在過(guò)去十年中，冷卻系統技術(shù)的顯著(zhù)改進(jìn)使組織能夠提高效率，但最近改進(jìn)的步伐有所放緩。然而，您現在可以實(shí)施人工智能(AI) 來(lái)有效管理其數據中心基礎設施的冷卻操作，而不是定期重新投資于新的冷卻技術(shù)以追求收益遞減。

傳統的工程方法難以跟上快速的業(yè)務(wù)需求。十年前在溫度控制和能源消耗方面對你有用的東西在今天可能還不夠——人工智能可以幫助準確地模擬這些復雜的相互依賴(lài)關(guān)系。

人工智能如何改善冷卻

谷歌為應對這一挑戰而實(shí)施的人工智能涉及使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，這是一種展示認知行為以識別復雜輸入和輸出參數之間模式的方法。例如，環(huán)境空氣溫度的微小變化可能需要服務(wù)器通道之間冷氣流的顯著(zhù)變化，但該過(guò)程可能無(wú)法滿(mǎn)足某些組件之間的安全和效率限制。這種關(guān)系可能在很大程度上是未知的、不可預測的，并且對于任何手動(dòng)或人工監督的控制系統來(lái)說(shuō)都是非線(xiàn)性的，以便有效地識別和抵消。

今天的組織可以為數據中心數據中心配備物聯(lián)網(wǎng)傳感器，提供有關(guān)各種組件、服務(wù)器工作負載、功耗和環(huán)境條件的實(shí)時(shí)信息。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )從這些傳感器獲取瞬時(shí)、平均、總計或元變量值，以與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )一起處理。Google 在 2010 年代率先采用了這種方法，如今，越來(lái)越多的組織正在采用 AI 來(lái)支持必要的 IT 運營(yíng)。